利用GNSS垂直位移研究长江流域陆地水储量变化的时空分布特征

摘要：

连续运行的GNSS参考站网络能够实时监测地表水文负荷变迁引起的弹性地壳垂直变形.因此,利用GNSS观测的水文负荷垂直位移估计区域陆地水储量变化是一种行之有效的方案.本文收集了长江流域98个GNSS台站2011-2020年的垂直位移时间序列,并采用Slepian基函数方法将其转化为相应的位移谱,基于质量负荷理论估算长江流域陆地水储量变化,然后联合GRACE、GLDAS和降水数据分析其时空分布特征及水文驱动机制.GNSS反演结果与GRACE、GLDAS水储量变化均表现出明显的季节特征,周年振幅的空间相关系数分别为0.79和0.91.三种结果均表现出年水储量变化东西部大、中部小的空间模式,但GNSS反演结果显示整个长江流域水储量变化的最大周年振幅为～214 mm,明显大于GRACE(～121 mm)和GLDAS(～107 mm)的结果.此外,本文深入调查了长江流域三个子区域(金沙江流域、传统上游及长江中下游)水储量变化的空间格局与时序特征,发现基于三个数据集的水储量变化周年振幅在金沙江流域均呈现出西南向东北递减的趋势,且GNSS与GRACE结果显示长江中下游水储量变化较为显著.GNSS时序结果与GRACE、GLDAS及降水数据在三个子区域的时间相关系数均在0.48～0.84之间,其中金沙江流域GNSS与GLDAS相关系数达到了 0.84.研究同时发现GNSS结果与降水存在非规律性的时滞关系:在金沙江流域与传统上游,GNSS结果出现峰值时刻较降水滞后2月,而在长江中下游几乎没有时延现象.利用长江中下游GNSS结果估算的水储量盈亏情况与历史极端水文事件有较好的对应,表明利用稀疏GNSS台站网络可以有效捕捉流域尺度极端水文情况,能够为研究区域尺度水储量时空变化提供新的解决方案.

关键词：陆地水储量、长江流域、GNSS、Slepian基函数、质量负荷理论

所属期刊栏目：65

分类号：P228(大地测量学)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;四川省科技计划项目

在线出版日期：2022-10-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共17页

页码：3780-3796